• Phương phá hóa học Solgel là mộ kỹ thuật để tạo ra mộ số sản phẩm có hình dạng mong muốn ở cấp đô nano • Sol là mộ dạng huyền phù chứa cá tiểu phân có đường kính khoảng 1 ÷ 100 nm phân tá trong môi trường lỏng • Gel là mộ dạng chất rắn nửa rắn (solid semi rigide) trong đó vẫ còn giữ dung môi trong hệ chất rắn dướ dạng keo hoặc polyme
KHOA CƠNG NGHỆ BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC TIỂU LUẬN MƠN HỌC PHƢƠNG PHÁP SOL GEL Cán bợ hướng dẫn TS Ngô Trương Ngọc Mai Học viên thực Nguyễn Trương Thúy An MSSV: M3817001 Lớp Kỹ thuật hóa học – K24 Khoa Công Nghệ – Trường Đại học Cần Thơ Nội dung báo cáo Tổng quan phương pháp sol-gel Cơ chế phản ứng Ưu điểm nhược điểm sol-gel Ứng dụng thực tế 1 Lịch sử Giữa năm 1800, Ebelmam & Gramham nghiên cứu Silic Dùng phƣơng pháp sol sel để tạo gốm sứ kính Năm 1950 -1960, Roy cộng sử dụng phƣơng pháp sol – gel để tạo gốm sứ Vào đầu năm 1970, đƣợc nghiên cứu rộng rãi Đặc biệt ứng dụng tổng hợp vật liệu cấp hạt nano 1.2 Khái niệm • Phương pháp hóa học Sol-gel một kỹ thuật để tạo một số sản phẩm có hình dạng mong muốn cấp đợ nano • Sol một dạng huyền phù chứa các tiểu phân có đường kính khoảng ÷ 100 nm phân tán mơi trường lỏng • Gel mợt dạng chất rắn - nửa rắn (solid - semi rigide) vẫn giữ dung mơi hệ chất rắn dưới dạng keo polyme 1.3 Cơ sở hóa lý Phƣơng pháp sol gel • mợt phương pháp hóa học ướt; • tổng hợp các phần tử huyền phù dạng keo rắn chất lỏng -> nguyên liệu lưỡng pha bộ khung chất rắn, chứa đầy dung mơi xảy quá trình chuyển tiếp sol-gel Trong trình sol gel phân tử trung tâm trải qua phản ứng hóa học bản: phản ứng thủy phân phản ứng ngƣng tụ (dưới xúc tác acid bazo) để hình thành mợt mạng lưới tồn dung dịch Tốc độ q trình thủy phân ngƣng tụ ảnh hƣởng đến cấu trúc gel -> định lên tính chất sản phẩm -> điều khiển tốc đợ hai quá trình tổng hợp vật liệu dạng khối, hạt màng mỏng mong muốn 1.4 Các phƣơng pháp phân tích ứng dụng sol - gel Phổ chiếu xạ tia X (XRD) 1.4 Các phƣơng pháp phân tích ứng dụng sol - gel Thiết bị chụp phổ TEM Nghiên cứu vi cấu trúc tinh thể, chuyển pha, phân hủy dung dịch rắn Thiết bị chụp phổ SEM Nghiên cứu cấu trúc bề mặt vật liệu mợt cách xác Nội dung báo cáo Tổng quan phương pháp sol-gel Cơ chế phản ứng Ưu điểm nhược điểm sol-gel Ứng dụng thực tế Cơ chế phản ứng Có thể tạo hệ sol mợt chất lỏng thích hợp cách Phân tán chất rắn không tan từ cấp hạt lớn chuyển sang cấp hạt sol các máy xay keo Dùng dung môi để thuỷ phân một precusor cho tạo thành dung dịch keo Ví dụ dùng nước để thuỷ phân alcoxyt kim loại để tạo thành hệ keo oxit kim loại Cơ chế phản ứng Nội dung báo cáo Tổng quan phương pháp sol-gel Cơ chế phản ứng Ưu điểm nhược điểm sol-gel Ứng dụng thực tế 18 Ứng dụng thực tế 19 Các phƣơng pháp phủ Sol gel Điều kiện tiên Phòng thí nghiệm Dung dịch phủ màng lọc Đế thủy tinh một số thiết bị phải rửa Một số phƣơng pháp phủ màng Phủ nhúng (dio – coating) Phủ quay (spin – coating) Phủ phun (Spray – coating) & phủ dòng chảy Phủ (rol – coating) Ứng dụng thực tế 20 Phƣơng pháp sol gel đƣợc ứng dụng Chế tạo nghiên cứu vật liệu oxit kim loại tinh khiết Màng mỏng, gel khói, gel khí, hạt nano, sợi ceramic Tổng hợp gốm, sợi quang học… Ứng dụng thực tế 21 Ứng dụng thực tế Sợi Ceramic Sợi quang học Gel khói Aerogel 22 Ứng dụng thực tế Scheme of production of glass microspheres via a Sol–gel, b flame spheroidisation and c tube furnace methods 23 Ứng dụng thực tế (a) TEM image of gold–silica core–shell (GSCS) nanoparticles without additional water by sol–gel method (b)–(f) TEM images of GSCS nanoparticles with 1, 3, 5, 7, and mL of additional water by sol–gel method 24 XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE Precursor - Precursor phần tử ban đầu để tạo thành hạt keo (sol) Nó tạo thành từ các thành tố kim loại hay á kim, bao quoanh ligand khác Các precursor chất vơ kim loại hay hữu kim loại - Công thức chung cảu precursor: M(OR)X • M kim loại • R nhóm alkyl có cơng thức: CnH2n+1 - Những chất hữu kim loại sử dụng phổ biến các alkoxysilans, Tetramethoxysilan (TMOS), Tetracthoxysilan (TEOS) Dĩ nhiên alkoxy khác Aluminate, Titanate, Titanate & Borat sử dụng phổ biến quá trình Sol-gel 26 27 Xúc tác acid Sự phát triển cấu trúc tinh thể điều kiên xúc tác acid 28 Xúc tác bazo Sự phát triển cấu trúc tinh thể điều kiên xúc tác bazo 29 Sự phát triển cảu cấu trúc màng q trình sol gel • Với các loại xúc tác khác nhau, chiều hướng phát triển các hạt sol khác biệt • Sự phát triển các hạt dung dịch sự ngưng tụ làm tăng số liên kết kim loại – oxid – kim loại tạo thành một mạng lưới khắp dung dịch 30 Phản ứng thủy phân 31 Phản ứng ngƣng tụ 32 ... môi, tỉ số H2O/M Đung nóng gel sản phẩm Nội dung báo cáo Tổng quan phương pháp sol -gel Cơ chế phản ứng Ưu điểm nhược điểm sol -gel Ứng dụng thực tế 16 Ƣu nhƣợc điểm sol -gel Ƣu điểm Có thể tạo màng... phân tán mơi trường lỏng • Gel mợt dạng chất rắn - nửa rắn (solid - semi rigide) vẫn giữ dung môi hệ chất rắn dưới dạng keo polyme 1.3 Cơ sở hóa lý Phƣơng pháp sol gel • mợt phương pháp hóa... đến cấu trúc gel -> định lên tính chất sản phẩm -> điều khiển tốc đợ hai quá trình tổng hợp vật liệu dạng khối, hạt màng mỏng mong muốn 1.4 Các phƣơng pháp phân tích ứng dụng sol - gel Phổ chiếu